闡述變電站直流系統驗收關鍵點

鄒蓮

摘 要：直流系統是變電站系統中非常重要的組成部分，在直流系統的作用下，整個電網的穩定及安全運行才能得到一定保證。近幾年來，隨著我國科學技術的快速發展，直流系統中引入了某些新型技術及設備，這給變電站中直流系統的運行與維護帶來了一定影響，因此，為了進一步促進變電站的安全運行，本文主要從直流系統的簡介、不足及配置等方面作以下相關分析。

關鍵詞 變電站；直流系統；驗收；維護

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

引言

直流系統主要是有直流電源（蓄電池組直流電源，復式整流直流電源，硅整流電容儲能直流電源 ，相控直流電源，高頻開關直流電源）和主輸出開關，分輸出開關及導線組成。它對變電站的安全運行有著非常重要的意義，因此，必須對其引起重視。結合筆者的工作經驗就變電站直流系統運行與維護展開相關論述。

一、直流系統的簡介

變電站中的直流系統是一種能向各種設備提供直流電源的、可獨立操作的電源設備，可為開關控制、事故照明、信號設備以及系統監控等提供一定保障，其通常不會受到系統運行方式的影響。如果系統的外部交流電出現忽然中斷現象，可通過蓄電池向直流系統供電，從而使系統得以正常運行。通過監控系統，可對蓄電池中各功能模塊的狀態與參數進行監測，從而可對直流系統進行有效的控制與管理，并可對電源系統進行有效的安全與自動化處理，進而可保證變電站的連續性與可靠性運行。

二、當前變電站直流電源系統存在的不足

1) 電力系統推廣無人值班變電站后，調度或直流專責維護人員無法及時了解現場直流設備和蓄電池組的工作狀態、運行性能，發現直流電源系統的隱患，直到出現直流故障時才去處理,此時,事故已經擴大。

2) 蓄電池組各單體電池的電壓不均衡，有些電壓過高、有些則過低，蓄電池組的使用壽命嚴重縮短。

3) 蓄電池核對性放電試驗費時、費力，難以按時保質保量完成，且無法實時反映蓄電池的平時運行狀態及其性能變化趨勢。

4) 目前，現場直流設備的控制和維護，容易誤操作，安全隱患較多。

過去，電力系統的各個變電站都有人值守，可以對直流設備的運行狀態進行定期檢查，因而可以及時發現并處理其出現的異?，F象，保證變電站的安全穩定運行。目前，電力系統推廣無人值班變電站，雖然調度中心可以通過遠動通道獲取變電站運行情況的實時信息，但是對于直流部分只能得到少量的重要信息（包括：遙信量——充電機交流電源故障，充電機故障，直流絕緣接地，直流電源電壓異常；遙測量——控母電壓）。它不能反映直流系統運行的詳細信息，特別是它不能發現系統剛剛開始出現異常運行的情況，直到長期的異常運行發展為故障時才上發調度，此時，事故已經擴大。目前，對直流設備運行控制和維護也是由維護人員現場進行，容易誤操作，安全隱患較多；核對性放電費時、費力，變電站多，維護人員少，顯然無法保證按期按量完成，且無法實時反映蓄電池的平時運行狀態及其性能變化趨勢。另外，現有蓄電池組運行，從技術上講也存在一些缺陷，直流系統的蓄電池組一般由幾十只至一百多只單體蓄電池串聯而成，串聯狀態下的蓄電池組雖然充放電電流是一致的，但由于電池的參數、外部環境及單體自放電的差異，使得蓄電池組各單體電池的電壓實際并不均衡，有些電壓過高、有些則過低，造成蓄電池組中某些單體蓄電池出現過充或欠充，容量減少，而且隨著時間的推移，將進一步加深蓄電池參數的不一致性，正是這種惡性循環極大地縮短了蓄電池組的使用壽命。

三、直流系統的配置

1 蓄電池的選擇

本站采用閥控式密封鉛酸蓄電池。該類蓄電池正常使用時保持氣密和液密狀態，當內部氣壓超過預定值時，安全閥自動開啟，釋放氣體，當內部氣壓降低后安全閥自動閉合，同時防止外部氣體進入蓄電池內部，使其密封。蓄電池在使用壽命期限內，正常使用情況下，無須補加電解液，沒有酸霧和氫體排出，為無人值班變電站廣泛選用的蓄電池。

1.1 蓄電池個數的選擇

蓄電池主要技術參數為：單體電池額定電壓 2V

單體電池浮充電電壓 2.23~2.27V

單體電池均衡充電電壓 2.30~2.35V

根據規程，按浮充電運行時，直流母線電壓為 1.05 選擇蓄電池個數：

n=1.05Un/Uf

式中：Un——直流系統標稱電壓，為 110V；

Uf——單體蓄電池浮充電電壓，取 2.23V。

由此計算出n=1.05×110/2.23=52，即每組蓄電池個數為52只。

1.2 蓄電池容量選擇及檢驗

先進行本站直流負荷的統計：變電站500kV部分采用 1個半斷路器接線，220kV部分采用雙母線雙分段接線，35kV采用單母線接線。本站終期規模如下：主變壓器：4臺1000MVA， 500kV出線：9回，220kV出線：14回，35kV電容器：12 組，35kV電抗器：12組，站用變：3 臺。

根據以上數據進行電池組容量選擇， 按直流系統設計規程， 無人值班站、綜自站蓄電池選擇按事故全停狀態下放電2h進行檢驗：

Cc=Kk×Cs .x/Kcc

式中，Cc——蓄電池 10h 放電率計算容量 (Ah)；

Cs .x——事故全停狀態下相對應的持續放電時間的放電容量(Ah)；

Kk——可靠系數，取 1.40；

Kcc——容量系數，在指定的放電終止電壓 1.75V下，對應事故放電時間 2h，可通過查下閥控式密封鉛酸蓄電池[膠體(單體2V)的容量選擇系數表得出 Kcc=0.66。

根據上式計算得 Cc=1.40×(140.8×2)/0.66=597.3 (Ah)，根據 Cc 的數值，可選定蓄電池10h放電容量為800Ah。下面對選定的蓄電池容量進行校驗：校驗事故放電末期，蓄電池再承受沖擊負荷的電壓水平，事故放電末期的放電率Km為：

Km=Is /C10=140.8/800=0.176

式中，Is——事故放電末期的事故放電電流 (A)

事故放電末期的沖擊系數 Kchm 為：

Kchm=Ichm/C10=35.6/800=0.045

式中，Ichm 為事故放電末期可能發生的最大沖擊電流，對本站分析確定最嚴重情況為事故放電末期發生 220kV母差保護動作，此時考慮最大可能 12 組斷路器跳閘，其沖擊電流合計為 35.6A。

根據 Kchm值及Km值，查蓄電池持續放電沖擊放電曲線得單個蓄電池放電終止電壓 Uchm為1.91V，則直流母線電壓為：

Um=nUchm=52×1.91=99.32>0.9Ue

經校驗，選用容量為800Ah的蓄電池能滿足本站的要求。

2 充電模塊的配置

根據直流系統負荷統計表，經常性負荷電流為115A。

充電模塊額定電流為 20A，根據計算經常性負荷電流值115A可知應選用6個充電模塊可以滿足要求。高頻開關電源的充電模塊采用 N+1熱備份方式，即 6+1=7個。

結論為本站選用20A的充電模塊，按7個/組配置。

4 結束語

直流系統是變電站穩定而有效運行的重要設備，因此，在變電站的日常運行中，應通過監控系統對直流系統的運行及維護加強控制與管理，一旦發生問題，應及時采取有效措施進行相應處理，以使變電站的供電安全得到有效保證。

參考文獻

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